Устройство для ввода-вывода информации

(51)5 О ЗОБРЕТЕН КСАН СВИДЕТЕЛЬСТ титу о СССР1984.1 В ОДА) Изобрете е относится к вычислиможет быть использовывода информации в лительных управляющих тельной ехни ано для вв цифровь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ПЕТ ССО(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА-ВИНФОРМАЦИИ машинах, работающих в реальном масштабе времени, и является усовершенствованием основного изобретения.Целью изобретения является повышениенадежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введенблок 22 приемопередатчиков и дана новая реализация блока 8 памяти и блока 6 мажоритарных элементов. При этомпри адресации информационных входов,выходов используется вся разрядностьинформационной шины, обеспечивается сохранение адресации при отказечасти шины, сохранение разрядности выдаваемых управляющих слоев при отказах в обеих половинах шины. 1 з,п.ф-лы, 8 ил,Изобретение относится к вычисли"тельной технике, может быть использовано для ввода-вывода информации вцифровых вычислительных управляющих5машинах, работающих в реальном масштабе времени, и является усовершенствованием известного устройства по.авт.св, У 1275414,Цель изобретения - повышение надежности .На фиг. 1 приведена функциональ"ная схема устройства для ввода-вывода информации; на фиг. 2 - иллюстра-.ция работы блока приемопередатчиков; 15на фиг. 3 - схема блока мажоритарныхэлементов; на фиг. 4 - схема блокаэлементов ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ; на фиг.5формирование управляющего слова; нафиг. би 7 - временные диаграммы; нафиг, 8 - алгоритм работы устройства,устройство содержит мультиплексор1, приемный регистр 2, приемопередатчик 3, третий элемент ИЛИ 4, регистр5 адреса ввода, блок 6 мажоритарных 25элементов, регистр 7 адреса вывода,блок 8 памяти, информационную шину 9,первый 10, второй 11, третий 12, четвертыйй 13 и пятый 14 управляющие входы, первый 15 и второй 16 элементы 30, элементов ИЛИ, информационные входы19, информационные выходы 20, канал21 обмена с ЦВМ, блок 22 приемопере ,датчиков, В состав блока 8 памяти вхо дят регистры 23 и блок 24 элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. В состав блока 22входят второй 25, третий 26 и четвертый 27 приемопередатчики и элемент 28 задержки .40Блок 6 мажоритарных элементов представляет собой постоянное запоминаащее устройство, у которого ячейки(А цАрУХ 00000000) и (А 4 А 1 ОХХ 11111111) прошиты так, что им соответствуют коды (А 1 Ао ): ячейкам (0000000 ХХХААААО) и (1111111МФА 4 А 0) - (А 4 Аа), ячейкам(00000 А,А 00000) и (11111А 9 А11111) - А 9 А .), остальным ячейкам (А А А 1 Ар)- результат выполнения операции поразрядногомажориров анияпа АА 1 р), (А А) р(ААю) 1Фиг. 2 иллострирует работу блока2, показывает как обеспечивается расширение числа адресуемых информационных входов-выходов, На фиг, 2 обозначены: структура 29 адреса, передаваемого по каналу 21 связи с ЦВМ, младшие разря.ды 30 адреса, передаваемые по младшим линиям канала 21 связи с ЦВМ и ин.формационной шине 9, старшие разряды 31 адреса, определяющие канал, к которому происходит обращение ЦВМ разряды 32 адреса, дублируемые с помощью блока 22 на старшие линии информационной шины 9, структура 33 адреса, выдаваемого на информационную шину 9, ш - разрядность адреса информационного входа или выхода.Блок 6 мажоритарных элементов (фиг. 3 а) представляет собой постоянное запоминающее устройство 34, прошитое в соответствии с фиг. Зб и формирующее адрес 35 информационного входа 19 и информационного выхода 20Блок 24 элементов ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ (фиг. 4) представляет собой набор эле. ментов ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ Зб, На фиг, 4 обозпачены старшая 37 и младшая 38 половины информационной шины 9, по которым одновременно передается соответственно первое и второе слова (39 - размеры этих слов), из которых блок 24 формирует управляющий код 40, записываемый в один из регистров 23.фиг. 5 иллюстрирует формирование управляющего слова, записываемого в регистры 23, Приведен пример отказа нескольких линий шины 9, причем в кружках показан вид отказа данной шины (константный нуль или единица), Для этого Примера приведены соответствующие ему первое 41 и второе 42 слова ошибок, общее слово 43 ошибки и примеры управляющего слова 44, .кото - рое необходимо записать в регистр 23. Показаны соответствующие ему и виду отказов линий сформированные управляющей ЦВМ первые 45 и вторые 46 слова, выдаваемые ею на шину 9, и первые 47 и вторые 48 слова, поступающие на вход блока 24 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.Временная диаграмма сигналов по фиг. 6 характеризует работу устройства при вводе информации,в ЦВМ, временная диаграмма сигналов по фиг. 7- при работе устройства на вывод инфор- мации, В приведенном алгоритме работы устройства при вводе информации в ЦВМ (фиг, 8) и обозначает число под5ряд отказавших линий информационной шины 9.Устройство может быть реализовано на микросхемах: мультиплексорК 561 КП 2; приемный регистр 2 - К 561 ИР 6 К 531 ИР 11; приемопередатчики 3 и 25- 27 - 588 ВА 1; элементы ИЛИ 4, 15 и 16 - 555 ЛЛ 1; регистры 5, 17 и 23 - 588 ИР 1; регистр 7 адреса вывода - 588 ВТ 1; блок 6 мажоритарных элементов - 568 РЕЗ; элементы ИСКЛЮЧАОЩЕЕ ИЛИ 36 - К 555 ЛП 5; элемент 28 задержки - интегрирующая БС-цепочка с диодом, включенным параллельно резистору, катод диода соединяется с выходом элемента 28. Последний обеспечивает задержку поступления фронта 1/О сигнала СИА с первого управляющего входа 10 устройства на прямой и инверсный управлякнцие входы выбора кристалла второго 25 и третьего 26 приемо- передатчиков соответственно (Фиг. 6 и 7), чтб обеспечивает Формирование блоком 22 структуры 33 (фиг. 2) адреса, выдаваемого на информационную шину 9.Временные диаграммы сигналов на управляющих входах 10-12 устройства как при вводе, так.и при выводе информации полностью соответствует временнойдиаграмме унифицированного интерфейса микро-ЭВМ "Электроника",1615694 Устройство для ввода-вывода информации работает следующим образом.Адрес информационного входа 19, с которого вводится информация, выдается управляющей ЦБМ при обращении к каналу 21 и заносится в регистр 5, с выхода которого адрес поступает на адресные входы мультиплексора 1. Запись в регистр 5 происходит по фронту 1/О сигнала на входе 10, считывание - по нулевому сигналу на выходе элемента ИЛИ 15. Информация с выбранного информационного входа 19 сразу же записывается в регистр 2 по появлению нулевого уровня сигнала на выходе элемента ИЛИ 15. Ввод в управляющую ЦВМ происходит по появлению нулевого уровня сигнала одновременно 51 О15 на выходе элемента ИЛИ 15 и на входе 11 устройства, связанных с первыми вторым управляющими входами приемопередатчика 3 и первым управляющимвходом блока 22. При выводе из ЦВМ информации (управляющего слова) в канал 21 она через блок 22 и блок 8памяти поступает на информационныйвыход 20 устройства с адресом, записанным Ц 6 М в регистр 7 адреса вывода,представляющий собой регистр с дешифЗО ратором на выходе, сигналы с которогопоступают на первые входы элементовИЛИ блока 18, определяя выбор регист"ра 23 в блоке 8 памяти, в который привыводе управляющего слова происходитзапись, Запись в регистр 7 происходитпо фронту 1/О сигнала на входе 10 устройства, Запись в э.от или иной регистр 23 блока 8 памяти происходитпри наличии нулевого уровня сигналана выходе соответствующего второмурегистру элемента ИЛИ блока 18, появ-,ляющегося при одновременном наличиинулевых уровней сигналов на выходах В дополнение к сигналам на входах10-2 с помощью командного регистра 7, запись в который проходит по Фронту 1/О на первом входе 10, и элементов ИЛИ 15 и 16 формируются сигналы, определяющие канал ввода или вывода, к которому происходит обращение управляющей ЦВМ. Эти сигналы фор мируются из двух старших разрядов адреса, передаваемых по входам 13 и 14,соответствующим старшим разрядам внутренней информационной шины управляющей ЦВМ, Таким образом организуется двухуровневая адресация (старшие.разряды адреса определяют ка. нал, к которому происходит обращение управляющей ЦВМ, младшие служат для адресации внутри самого канала). Двухуровневая адресация, формирование сиг. налов адресации из сигналов внутренней информационной шины ЦВМ и выда-ча их в качестве управляющих обеспечивают обращение к любому каналу при отказе части линий информационной шины 9. 35 4 тройства и на выходе регистра 7 адреса вывода, связанном с входом соответствующего элемента ИЛИ блока 18, Ре"гистры 7 и 23 постоянно открыты по50 выходу. В цифровых управляющих системах особую важность имеет защита информационных шин (в устройстве шина 9), которые включают большое число линий. С информационной шиной 9 соединенобольшое число буферов (регистров, приемопередатчиков), отказы которых приводят к отказу линий, связанных сними, Неисправность в схеме управле 55 45 элемента ИПИ 16, третьем входе 12 ус 1615694ния буферов может привести к постоянному его открытию на шину 9 и невозможности передачи информации сразу почасти информационной шины 9 в преде 5лах разрядности буфера, Неисправностьлиний информационной шины выявляетсяв результате тестового контроля, осуществляемого управляющей ЦВМ. В случае обнаружения неисправности линийинформационной шины 9 производитсяидентификация отказавшей линии.Получение правильного кода входной информации имеет особую важностьдля управляющей ЦВМ в системе автоматического регулирования, так как ис, ,кажение даже младших разрядов этогокода приводит к существенному снижению качества регулирования. Ввод правильной информации достигается аппаратным циклическим сдвигом с помощьюрегистра 2 вводимого цифрового кода.Циклический сдвиг записанного в ре; гистр 2 цифрового кода входной величины происходит по окончании считьвания управляющей ЦВМ информации с канала ввода (по фронту О/1 сигнала свыхода элемента ИЛИ 4). В случае исправностй всех линий шины 9 управляющая ЦВМ просто считывает код вводимой ЗОвеличины из регистра 2 через приемо,передатчик, 3 и блок 22. В случае отка за одной из линий шины 9 управляющая ЦВМ считывает информацию из регистра2 дважды; вводится сам код входной35величины и он же, но циклически сдвинутый, что позволяет управляющей ЦВМполучить верные значения разрядов кода, выдаваемые первоначально на неис-правную линию шины 9. В случае отказа 40нескольких линий шины 9 управляющаяЦВМ столько же раз считывает код иэ регистра 2, получая значения самого ко-.да входной величины и этого же кода,но циклически сдвинутого на один, два 45и более разрядов (фиг, 8);Устройство обеспечивает правильнуюадресацию информационных входов 19 ивыходов 20 устройства, вывод правильного управляющего слова при различных 50отказах информационной шины 9.При передаче адреса информационныхвходов 19 и выходов 20 шина 9 являетсяфункционально избыточной, так как дляадресации достаточно нескольких ли 55ний шины 9, а остальные не используются. Становится возможным выдавать адрес информационных входов 19 и выходов 20 одновременно на три и более групп линий шины 9, выделять правильный адрес с помощью блока 6 мажоритарных элементов. Но эта выдача адреса происходит лишь по младшим линиям шины 9, так как из старших разрядов адреса, определяющих канал устройства (или модуль внутри ЦВМ), к которому происходит обращение, формируются управляющие сигналы (выходы элементов ИЛИ .15 и 16), в результате чего старшие линии шины 9 при передаче адреса фактически не используются, Это позволяет с помощью блока 22 продублировать на эти линии младшие разряды адреса (фиг. 2), испольэовать всю разрядность шины 9 для адресации информационных входов 19 и выходов 20 и тем самым увеличить их число, и расширить возможности системы и область ее применения, При выдаче адреса второй приемопередатчик 25 оказывается закрытым (на инверсном управляющем входе выбора кристалла поддерживается пассивный для него единичный уровень сигнала), а на старшие линии информационной шины 9 выдаются младшие разряды адреса через третий приемопередатчик 26 (иа его прямом управляющем входе выбора кристалла- активный для него единичный уровень сигнала). При вводе и выводе данных закрыт третий приемопередатчик 26, а передача информации идет через второй 25 и четвертый 27 приемопередатчики в направлении, соответствующем сигналу на первом управляющем входе блока 22.Формирование адреса информационных входов 19 и выходов 20 устройст. - ва осуществляется блоком 6 мажоритарных элементов, выполненном на ПЗУ, прошивка которого (последняя строка таблицы на фиг. Зб) обеспечивает реализацию функции мажорирования, что обеспечивает парирование влияния отказов отдельных линий шины 9, Дополнительно блок 6 обеспечивает формирование правильного адреса (строки 1-4 таблицы на фиг. Зб) и при отказе части (определяемой разрядностью используемых буферов) шины 9, соединенной с половиной входов блока 6 мажоритарных элементов (например, при 6-разрядной шине 9 и восьмиразрядных буферах).Возможно сохранение адресации и при одинаковом характере отказов (константный логический "0" или ) в первой и третьей группах линий, по которым16159передается адрес информационных входов 19 и выходов 20 (строки 5 и 6 таблицы на фиг, Зб). Управляющая ЦВМ в этом случае выдает адрес по второй группе линий, а на все остальные ли 11 1 нии выдает си г налы логического . 0 или " 1 " в зависимости о т вида отказа .При выводе информации допускается меньшая по сравнению с инфо рмацио иной шиной 9 разрядность управляющего слова , что обусловлено тем , что погрешность квантования по уровню , возникающая при переходе управляющего , воздействия в аналоговую форму , дл я систем автоматического управления с обратной связью невелика .Управляющее слово формируется иэ первого и второго слов , выдаваемых ЦВМ, одновременно соответственно по старшей и младшей половинам шины 9 в результате выполнения над ними операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (фиг. 4), Тем самым при отказе даже линий в обеих по" ловинах шины 9 (за исключением одновременного отказа линий, по которым передаются одинаковые разряды слов) за счет передачи определенным образом сформированной информации по исправным линиям другой половины шины возможно обеспечить правильную передачу в канал вывода всех разрядов управляющего слова (фиг. 5).Определение ЦВМ первого и второго слов, из которых формируется требуемое управляющее слово, происходит сле. дующим образом (фиг. 5).В результате тестового контроля ойределяются первое 41, второе 42 и общее 43 слова ошибок, записываемые. в память ЦВМ. Первое 41 и второе 42 слова ошибок имеют логические "1" в разрядах, соответствующих разрядам линий старшей и младшей половин шины 9 с константными единичными отказами, а общее слово 43 - в разрядах, соответствующих неисправным линиям обеих половин шины 9.Второе 46 и первое 45 слова формируются ЦВМ в результате выполнения следующих операций;(45)=(42)(44) ) (43),где Д и- знаки логических опера-,;ций И и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.При передаче по информационной ши". не они из-эа отказов в ней искажаются (слова 48 и 47, фиг. 5) и обеспе ф е р м у л а и з о б р е т е н н я 5 1. Устройство для ввода-вывода инФормации по аат,св, Р 1275414, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него ьведен блок приемопередатчнков, содержащий первый, второй и третий приемопередатчики, элемент задержки,. первые информационные входы-выходы 25 первого, информационные входы второго и первые информационные входы-выходы третьего приемопередатчиков являются первыми информационными входами-выходами устройства, вторые инфор 30 35 мационные входы-выходы первого, выходы второго и вторые входы-выходытретьего приемопередатчиков являются вторыми инФормационными входами-выходами устройства, управляющий входнаправления передачи первого приемопередатчика соединен с управляющимвходом направления передачи третьегоприемопередатчика и является вторымуправляющим входом устройства, прямой управляющий вход выбора кристалла второго приемопередатчика соединен с инверсным управляющим входом выбора крйсталла первого приемопередатчика и выходом элемента задержки, вход которого соединен с первым управляющим входом устройства. 2, Устройство по и, 1, о т л йч а ю щ е е с я тем, что блок памяти содержит регистры и блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первая и вторая группы входов которого являются информационными входами блока памяти, выходы блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с информационными входамй регистров, входы записи которых явля" ются входами записи блока памяти, вы ходы регистров являются выходами бло-, ка памяти. 50 55 694 Очивгют на выходе блока 24 элементов .ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ правильное управляю- щее слово, Запись его в той или иной регистр 23 происходит при наличии ну" 5левого уровня сигнала на выходе соответствующего этому регистру элемента ГЛ блока 18, появляющегося при одновременном наличии нулевых уровней сигналов на выходе элемента ИЛИ 16, третьем входе 12 устройства и выходе регистра 7, связанном с входом соответствующего элемента ИЛИ блока 18.1615694 Ввод цифрового кода входного сигнала с гист а с Вига Циклический сдвиг инфориацйив гист с вигаВвод информации с регистра сдвига Цикличедкий сдвиг информации, хранящеися в регистре сдвига Определение разрядов вводимого ко а,соответств дих неисп авным разрядам информационной шиныНет Определение правильного кодавходного сигнала одолжение выполнен граммыг.8 Составител КулиКорректор Н,Кор ехред М.Ходеич едакторковецкааказ 3987 тираж 572 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета еео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101В